Một bộ phận đẩy trong máy cần nâng lên, giữ tại vị trí cao để hoàn thành một thao tác rồi trở về. Nếu trục dẫn động quay đều, làm sao tạo được nhịp “nâng–giữ–hạ” ấy? Một cách là dùng cơ cấu cam. Thay đổi biên dạng cam có thể thay đổi chuyển động của con đội dù tốc độ trục giữ nguyên.
Cam biến góc quay thành chuyển động
Cam có bề mặt hoặc rãnh định hình; khi cam quay, nó dẫn động một bộ phận gọi là con đội. Trong mô hình ở đây, con đội đầu nhọn chuyển động thẳng qua tâm trục và được giữ tiếp xúc với cam. Giai đoạn nâng đưa con đội ra xa tâm; giai đoạn giữ duy trì vị trí; giai đoạn hạ đưa nó trở về.
Cùng tốc độ, khác thời gian giữ
Hãy so sánh hai mô hình giả định có cùng hành trình nâng h, cùng bố trí con đội và cùng tốc độ quay. Mỗi vòng trục là một chu kỳ 360°. Cam A nâng trong 90°, giữ cao 90°, hạ trong 90° rồi giữ thấp 90°. Cam B nâng trong 120°, giữ cao 30°, hạ trong 150° rồi giữ thấp 60°.
Với tốc độ quay đều, thời gian của mỗi giai đoạn tỷ lệ với góc quay dành cho nó. Vì thế, cam A giữ cao lâu gấp ba cam B trong mô hình này. Hai cam có cùng độ nâng lớn nhất nhưng khác nhịp vận hành. Điều đó chưa có nghĩa một cam làm máy chạy nhanh hơn hoặc tốt hơn; còn phải xét thao tác mà máy cần hoàn thành.
Đọc đồ thị trước khi chọn biên dạng
Đồ thị đặt góc quay trên trục ngang và tỷ số s/h trên trục đứng, với s là chuyển vị tính từ vị trí thấp. Đoạn đi lên biểu diễn nâng; đoạn ngang ở mức 1 là giữ cao; đoạn đi xuống là hạ. Trong mô hình này, đoạn giữ cao của A trải từ 90° đến 180°, còn B từ 120° đến 150°.
Các đoạn nâng và hạ được chọn có vận tốc, gia tốc bằng không tại hai đầu để nối với đoạn giữ. Đường cong minh họa không thay thế thiết kế chịu tải, lựa chọn vật liệu hay thử nghiệm máy thực.
Cần kiểm tra gì trên máy thực?
Trước khi đổi cam, hãy xác định bộ phận nào cần giữ vị trí, giữ bao lâu và đồng bộ với công đoạn nào. Khi đánh giá cải tiến, nên ghi lại cấu tạo trước/sau, điều kiện tải và tốc độ thử, độ lặp lại vị trí, khả năng duy trì tiếp xúc và hiện tượng rung hoặc va đập. Cần kiểm tra cả cách hồi con đội và giới hạn của các bộ phận liên quan.
Đổi biên dạng là thay đổi cách phân bổ chuyển động trong một chu kỳ. Chỉ sau phép thử phù hợp mới có cơ sở đánh giá tác động lên năng suất, độ bền hoặc chất lượng sản phẩm.
Bạn đang cải tiến một cơ cấu chuyển động? Truy cập https://sangchevietnam.com/ để liên hệ VHK và trao đổi về bài toán kỹ thuật của bạn.
Nguồn tham khảo
CMU — Chapter 6: Cams, mục 6.1.2, 6.4, 6.5: https://www.cs.cmu.edu/~rapidproto/mechanisms/chpt6.html
MIT Edgerton Center — Automata with 3D Printing: https://k12maker.mit.edu/project/automata-3d-printed
